JP2015045527A - 透水試験装置 - Google Patents

Abstract

【課題】地盤の透水試験装置において、一定レベル以上に透水性が低い場合にも効率よく測定できるようにする。【解決手段】測定用の水が溜められる筒体構造の気密水槽と、この機密水槽の下端側に設けられたシール可能な開口とからなり、同構成の上記気密水槽を所定量の水を貯留した地盤側試験孔内に設置するとともに、上記下端側の開口をマリオットサイフォン式の定水位保持管および注水管として機能させ、上記気密水槽内の水位量の減少から対象となる地盤の透水性を測定するようにしてなる透水試験装置であって、上記気密水槽を容積の異なる複数の筒体空間よりなるものとし、それら各筒体空間の下端側に上記定水位保持管および注水管として機能する開口を設け、対象となる地盤の透水性に応じて、同容積の異なる複数の筒体空間のいずれかを選択して測定することにより、測定しようとする地盤の透水性に対応した適切な測定時間で透水性を測定することができるようにした。【選択図】 図６

Description

本願発明は、透水性を異にする各種地盤の透水性を効率良く測定できるようにした透水試験装置の構成に関するものである。

ため池堤防や河川堤防などの盛土構造物（堤体）には、その重要な機能の一つとして、水位変動と降雨時の雨水の浸透に対する安全性が要求される。この水理学的な安全性を支配するのは地盤の透水性であり、これを適切に管理し検査するためには、当該地盤の透水性を、簡便に、精度よく測定できる透水試験装置が必要となる。

最近では、このような透水試験装置として、装置本体となる円筒体よりなる気密水槽と、該気密水槽の上端側に設けられたシール可能な給水口と、上記気密水槽の下端側に設けられたシール可能な開口とからなり、同構成の気密水槽を所定量の水を貯留した地盤側試験孔内に設置し、上記気密水槽下端側の開口をマリオットサイフォン式の定水位保持管および注水管として機能させることにより、上記試験孔を設けた地盤の透水性に応じて上記気密水槽内の水位量を減少させ、同水位量の減少度合から透水性を測定するようにしたものが提供されている（例えば特許文献１を参照）。

このような装置によると、装置本体となる気密水槽の下端側に設けられた開口が、従来のマリオットサイフォン式透水試験装置の定水位保持管および注水管として機能することになり、従来のような定水位保持管や注水管が不要となる。

その結果、同装置では、装置が基本的に小径の１本の円筒体で構成されることになり、大きくコストが低減される。また、持ち運びも便利で、それを対象地盤の試験孔内に挿入し、同試験孔内に充填した砕石上等に水平に設置しさえすれば足りるから、測定試験作業も著しく容易になる、などの大きなメリットがある。

特開２０１２−１２７６７３号公報（明細書第５〜７頁、図１〜図３）

上記透水試験装置の場合、装置本体である筒体構造の気密水槽が１本であり、対象地盤の透水性如何に関係なく、常に１本の気密水槽内全体に測定用の水を溜めて、透水試験がなされる。したがって、通常、同気密水槽の筒体容積は、砂礫層など透水性の高い地盤に対応した大きな容積に設定されている。

このため、同装置を用いて、例えば粘土層など極めて透水性の低い地盤（不透水性地盤）の透水性を測定しようとすると、試験孔内の水の地盤内への浸透が非常に遅いために、気密水槽内の水位の低下量も極めて少なく、測定に極めて長い時間（数時間〜数日）がかかる問題がある。

このような不透水性地盤をも含めた対象地盤の透水性の相違に応じて、適正な測定時間を実現しようとする場合、一つの方法として、たとえば大、中、小と容積（測定水量）の異なる複数種の機密水槽を用いて複数の種類の透水装置を構成することが考えられる。

しかし、そのようにした場合、地質調査会社などは、多くの台数の透水試験装置を購入し、携行しなければならず、経費が嵩むだけでなく、測定作業自体にも煩雑さを伴う。

本願発明は、このような問題を解決するためになされたもので、当該装置における気密水槽を容積の異なる複数の筒体空間よりなるものとし、それら各筒体空間の下端側に定水位保持管および注水管として機能する開口を設け、対象となる地盤の透水性に応じて、同容積の異なる複数の筒体空間のいずれかを選択して測定することにより、測定しようとする地盤の透水性に対応した適切な測定時間で透水性を測定することができるようにした透水試験装置を提供することを目的とするものである。

本願発明は、そのために、次のような有効な課題解決手段を備えて構成されている。
（１）請求項１の発明の課題解決手段
この発明の課題解決手段は、測定用の水が溜められる筒体構造の気密水槽と、この機密水槽の下端側に設けられたシール可能な開口とからなり、同構成の上記気密水槽を所定量の水を貯留した地盤側試験孔内に設置するとともに、上記下端側の開口をマリオットサイフォン式の定水位保持管および注水管として機能させ、上記気密水槽内の水位量の減少から対象となる地盤の透水性を測定するようにしてなる透水試験装置であって、上記気密水槽を容積の異なる複数の筒体空間よりなるものとし、それら各筒体空間の下端側に上記定水位保持管および注水管として機能する開口を設け、対象となる地盤の透水性に応じて、同容積の異なる複数の筒体空間のいずれかを選択して測定することにより、測定しようとする地盤の透水性に対応した適切な測定時間で透水性を測定することができるようにしたことを特徴としている。

このような構成によると、測定用の水が溜められるとともに、装置本体となると筒体構造の気密水槽部分が、容積の異なる複数の筒体空間よりなっており、それら各筒体空間の下端側に、マリオットサイフォン式の定水位保持管および注水管として機能する開口が各々設けられている。

したがって、対象となる地盤の透水性に応じて、たとえば透水性が高い地盤の測定を行なう場合には容積の大きな筒体空間、透水性が低い地盤の測定を行う場合には容積の小さな筒体空間というように、容積の異なる複数の筒体空間の最適な容積空間のものを任意に選択して測定することにより、それぞれ適切な測定時間で透水性を測定することができるようになる。そして、その場合における容積差を十分に大きなものとすれば、上述した不透水性地盤の測定にも有効に対応することができ、測定時間を大きく短縮することができる。

この場合、上記装置本体となる筒体構造の気密水槽における容積の異なる複数の筒体空間は、たとえば１本の筒体の内部を容積の異なる複数の筒体空間に仕切ることにより形成しても良いし、容積の異なる複数本の筒体を一体化することにより形成しても良い。
（２）請求項２の発明の課題解決手段
この発明の課題解決手段は、上記請求項１の発明の課題解決手段において、容積の異なる複数の筒体空間は、上下方向の高さを共通にし、筒体部の内径または断面積を異ならせることにより、容積を異にするようにしたことを特徴としている。

このような構成によると、透水性が一定の場合でも、筒体空間の内径または断面積が小さければ小さいほど、水位低下の変化量を大きくすることができる。したがって、透水性が低い地盤の場合に、内径または断面積が小さい筒体空間を選んで水を入れ、測定するようにすると、その分だけ水位目盛りに対応した水位の変化量を大きく、かつ速くすることができるようになり、測定時間自体も有効に短縮することができる。

また、このような構成の場合、各筒体空間が上下方向の高さを共通にして構成されていることから、水位目盛を各筒体間で共通に使用することができ、複数の水位目盛を設ける必要はなくなる。

以上の結果、本願発明の透水試験装置によると、粘土層のような極めて透水性が低い不透水性地盤の場合にも、有効に気密水槽部における水位量の変化を大きく、かつ速くすることができ、従来に比べて遥かに短い測定時間で正確に透水性を測定することができるようになる。

この結果、同透水試験装置では、一つの試験装置で、対象地盤の透水性が高い場合から極度に低い場合まで、幅広く、高精度に対応して測定できるようになる。

本願発明の実施の形態１に係る透水試験装置の構成を示す試験装置本体の正面図である。 同試験装置本体の平面図である。 同試験装置本体の前後方向中央部での縦断面図である（図２のＡ−Ａ線切断部の断面図）。 同試験装置本体の下端側注水口部分での水平断面図である（図１のＢ−Ｂ線切断部の断面図）である。 同試験装置本体の下端側第２の注水口部分の構成を示す要部の拡大断面図である。 同試験装置本体を測定対象である地盤側の試験孔内に設置し、実際に透水試験を行っている状態における試験装置本体および地盤側試験孔の構成を示す説明図である（装置本体内第２の筒体空間Ｓ２を使用した不透水性地盤の透水性試験状態の図）。 同試験装置本体を用いた図６の透水試験状態における地盤側試験孔内外周部の構成（水位低下促進マット敷設状態）を示す一部切欠平面図である。 同試験装置本体を地盤側の試験孔内に設置し、実際に透水試験を行っている状態における試験装置本体および地盤側試験孔の構成を示す説明図である（装置本体側第１の筒体空間Ｓ１を使用した通常地盤の透水試験状態の図）。

図１〜図８は、本願発明の実施の形態に係る地盤の透水試験装置の構成および同試験装置を用いた透水試験の実施状態を示している。
＜透水試験装置本体部の構成＞
まず図１〜図５は、同透水試験装置の装置本体部および同装置本体各部分の構成をそれぞれ示している。

すなわち、本実施の形態１に係る透水試験装置１０は、例えば図１〜図４に示すように、材質が透明度の高いアクリル樹脂、全体の長さ（高さ）がｈ１、内径がΦ1の円筒体よりなり、内側に第１の筒体空間Ｓ１を形成した第１の筒体（円筒体）１０ａと、該第１の筒体１０ａの筒体部内側に設けられ、全体の長さがｈ1、内部の直径がΦ2の半円筒体よりなり、内側に第２の筒体空間Ｓ２を形成した第２の筒体（半円筒体）１４と、上記第１、第２の筒体１０ａ、１４の底部を形成する厚さｔ１で円板状の底部材１０ｂと、上記第１、第２の筒体１０ａ、１４の蓋部を形成する厚さｔ２で円板状の着脱可能な蓋部材１０ｃとからなっている。

上記第１、第２の筒体１０ａ、１４は、内径、外径共に下端側から上端側までの全体に亘って等しい径のものとなっている。また、上記底部材１０ｂおよび蓋部材１０ｃは、いずれも上記第１の筒体１０ａの外径よりも所定寸法大径のものに形成されている。そして、上記第１の筒体１０ａの底部材１０ｂ側端部の所定の高さ位置ｈ２部分には、第１，第２，第３，第４，第５，第６の注水口１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄ，１１ｅ、１１ｆが、周方向に所定の間隔（この実施の形態では、例えば６０度間隔：図２、図４参照）を置いて、かつ半径方向の内側から外側に貫通する状態で設けられている。これら第１〜第６の注水口１１ａ〜１１ｆは、それぞれ上記底部材１０ｂの上面から開口部上端側（後述する定水位に対応）までの高さ位置ｈ２を同一にして設けられているとともに、それらの各々には、それぞれシール手段として、挿脱可能な注水栓（図示省略）が設けられている。

これら第１〜第６の注水口１１ａ〜１１ｆのうち、第２の注水口１１ｂを除く、第１，第３〜第６の注水口１１ａ，１１ｃ〜１１ｆは、例えば口径が１４mm前後の比較的大きな口径のものに形成され、中心軸位置から半径方向外方に向けてストレート（水平）に形成されている。他方、第２の注水口１１ｂのみは、上述した第２の筒体１４内の第２の筒体空間Ｓ２に対応して設けられており、その口径は３〜５mm程度の相当に小さな口径のものに形成され、例えば図５に詳細に示されているように、上記第１の筒体１０ａの外周面側開口部から内側第２の筒体１４の第２の筒体空間Ｓ２側に、所定の上り傾斜角θを有して形成されている。

この上り傾斜角θは、後述するように、注水される水の表面張力を考慮し、上記のような小さな口径にすることによって、表面張力を小さくし、それによって上記第２の筒体空間Ｓ２内の測定水中に生じる注水時の気泡の径を小さくし、連続した多数の気泡がスムーズに生じるようにして、効率的な空気の流入、水の注出を可能とした上で、さらに同注水作用が、後述する試験孔２内の水位低下に応答性良く追従して行なわれるようにしたもので、たとえば水の接触角２０度前後の値に設定されている。

このように、口径を小さくして水の表面張力を小さくした注水口１１ｂを、さらに水の接触角に応じて導入口側から排出口側に下降するように傾斜させると、通路長自体は長くなるが、導入口と排出口間の高さの差が生じ、導入口部分における水が位置のエネルギーをもつことになり、それが測定水の圧力を受けながら排出口側に移動し、下降することによって、次第に運動のエネルギーを増大させながら流出することになる。また、上記導入口部分における水の表面張力は、同部分における上記傾斜角θを水の接触角２０度前後
とした場合が最も小さくなる。

このため、同構成によると、後述する試験孔２側の水位（定水位）の低下に対する追従性、応答性も大きく向上し、上述のように注水口１１ｂの口径を絞ったとしても十分に試験孔２側の水位変動に追従させることができる。

なお、この第２の注水口１１ｂにも、上記第１，第３〜第６の注水口１１ａ，１１ｃ〜１１ｆ同様の注水栓が設けられている。

上記蓋部材１０ｃは、上記第１の筒体１０ａの上端側開口部に対して着脱可能な状態で嵌合されており、上記第１の筒体１０ａの上端から取り外され、かつ上記第１，第３〜第６の注水口１１ａ，１１ｃ〜１１ｆに注水栓が挿入された状態で、上記第１の筒体１０ａ内の第１の筒体空間Ｓ１部分に満水位置まで透水性測定用の水（測定水）Ｗ２が入れられると、その後嵌合される。また、上記蓋部材１０ｃの上面部中央には、後述する地盤１側試験孔２内に当該装置を設置するときの水平状態を確認するための水準器１２が設けられており、該水準器１２を用いて正確に設置時の水平状態が確認されるようになっている。

上記第１，第３〜第６の注水口１１ａ，１１ｃ〜１１ｆは、測定対象たる通常地盤（不透水性地盤以外の地盤）の透水性の大きさに対応して、その開口状態（挿入されている注水栓を抜く数）が調整される。

すなわち、それにより上記内径の大きな第１の筒体１０ａを用いて透水試験を行なう時に、測定対象である地盤１の透水性の大きさ（相違）に応じて、試験孔２内の水位の低下に対応し、単位時間内に試験孔２内に注水しうる注水量（注水速度）を最適なものに調整する（後述する図８の説明を参照）。

このように、この実施形態の構成では、上記第１の筒体１０ａの周方向に複数の注水口１１ａ、１１ｃ〜１１ｆを設け、その数を選択することにより、一定の範囲で対象となる地盤の透水性、すなわち後述する試験孔２から測定地盤１内へ滲み込んでゆく単位時間内の水の量の相違に応じた試験孔２内への注水量（注水速度）の調節を行い、測定する地盤の透水性に応じた適切で効率の良い測定時間での測定を可能としている。

しかし、この場合、それだけだと、ある程度は地盤１の透水性の相違に対応できるとしても、使用する気密水槽が第１の筒体１０ａ内の第１の筒体空間Ｓ１のみであり、その容積、内径、断面積自体は一定であり、測定対象地盤１の透水性如何に関係なく、常に第１の筒体空間Ｓ１内全体に測定用の水Ｗ２を溜めて透水試験がなされる。したがって、同第１の筒体空間Ｓ１の容積、内径、断面積は、通常砂礫層など透水性の高い地盤に対応した大きな容積、内径、断面積に設定されている。

このため、同第１の筒体空間Ｓ１のみを用いて、例えば粘土層など極めて透水性の低い不透水性地盤の透水性を測定しようとすると、試験孔２内の水の地盤１内への浸透が極めて遅いために、第１の筒体空間Ｓ１内の水位の低下量も極端に少なく（たとえば数時間で１mm)、測定に極めて長い時間（数時間〜数日）がかかる。すなわち、すでに述べた従来例の課題が残されていることになる。

このような測定対象地盤１の透水性の差に応じて、適正な（実用的な）測定時間を実現しようとする場合、すでに述べたように、例えば大、中、小と筒体容積、筒体内径の異なる複数種の透水試験装置を製作し、それら内の最適なものを用いて透水試験を行なうことが考えられる。しかし、そのようにした場合、地質調査会社などは、多くの台数の透水試験装置を購入し、携行しなければならず、経費が嵩むだけでなく、測定作業自体にも相当な煩雑さを伴う欠点がある。

そこで、この実施の形態では、そのような問題を解決するために、上述のように、上記第１の筒体１０ａの内側、第１の筒体空間Ｓ１内に、上記第１の筒体１０ａと上下方向の長さ（高さ）が同じで、上記第１の筒体１０ａよりも遥かに内径が小さい断面半円形状の第２の筒体１４を設け、この第２の筒体１４の両端部１４ａ，１４ｂを上記第１の筒体１０ａの内周面に接合一体化することによって、相互の間に上記第１の筒体空間Ｓ１と上下方向の長さ（高さ）ｈ1が同じで、上記第１の筒体空間Ｓ１よりも容積および内径（断面積）が遥かに小さい第２の筒体空間Ｓ２を設け、該第２の筒体空間Ｓ２の下端側所定の高さ位置ｈ２部分に上記第１の筒体空間Ｓ１用の第１，第３〜第６の注水口１１ａ、１１ｃ〜１１ｆよりも相当に口径が小さく、しかも、上記第２の筒体空間Ｓ２内に所定角θ上り傾斜（逆方向に見ると、下降傾斜）して連通開口する図５のような第２の注水口１１ｂを設け、それら第２の筒体空間Ｓ２および第２の注水口１１ｂを用いて透水性を測定することにより、測定しようとする地盤１が粘土層などで極めて透水性が低く、上記第１の筒体空間Ｓ１および第１，第３〜第６の注水口１１ａ，１１ｃ〜１１ｆを用いて測定したのでは、仮に第１，第３〜第６の注水口１１ａ，１１ｃ〜１１ｆの殆どのものに注水栓をし、いずれか１個だけにしたとしても、測定に数時間から数日を要するような場合にも、可能な限り迅速な測定ができるように構成している。

そして、この実施の形態では、上記第１の筒体１０ａの外周面には、その下端側から上端側にかけて上記第１の筒体空間Ｓ１内に測定用の水Ｗ２を入れた透水試験時において、減少する測定水Ｗ２の水量の変化ΔＷ２を読み取るための水量目盛（水位目盛）１３が設けられているが、この水量目盛１３は、上記第２の筒体１４の正面視左側の端部１４ｂ部分に接する状態で設けられており、上記第１、第２の筒体空間で共通に兼用されるようになっている（後述する測定状態図６と図８を参照）。

このように構成された透水試験装置１０は、その底部材１０ｂ部分を介して、例えば図６および図７または図８に示すように、従来と同様の試験孔２内に鉛直状態に設置して使用される。

ここで、まず図６および図７は、測定対象である地盤１の透水性が極度に低く、上述した内径、断面積の大きい第１の筒体空間Ｓ１を用いて測定したのでは余りに時間がかかりすぎて、実用に耐えない不透水性地盤の場合の測定状態（第１の筒体空間Ｓ１よりも遥かに内径、断面積が小さい第２の筒体空間Ｓ２を用いて測定する場合）を示している。

次に図８は、測定対象である地盤１の透水性が極端に低いわけではなく、上述した第１の筒体空間Ｓ１を用いても、比較的通常の測定時間で測定することができる場合の測定状態を示している。
＜図６および図７における測定の手順：透水性が極端に低い不透水性地盤の場合の測定＞
（１）試験孔の作成
一例として、例えば図６に示すように、測定対象となる地盤１上に、地盤工学会の基準に基づく直径約０．３ｍ、深さ約０．３ｍ程度の有底円筒状の試験孔（定水位槽）２を掘り、掘った試験孔２の実際の半径、地表面からの深さを測定記録する。
（２）砕石の充填
上記試験孔２内に、底面から約２／３程度の高さまで、水洗いした多数個の砕石（粒径１０ｍｍ程度）３，３・・を敷き詰め、上述した透水試験装置１０の設置面を形成すると共に、試験孔２内に溜まる測定水の絶対量が可能な限り少なくて済むようにする。

この場合、測定終了後の砕石３，３・・・の取り出し、また収納設置時の取扱いの容易さ、設置面の安定度などから、図示のように、砕石３，３・・・を小分け状態で網袋に収納したものを使用する。
（３）試験孔２内への所定量の水の注入
試験孔２は定水位槽として機能する。そこで、同試験孔２内にバケツなどを用いて所定量の水Ｗ１を注入する。そして、しばらく時間をおき、注入した水Ｗ１がある程度地盤１に浸透して、注入した水Ｗ１の減少度合が小さくなり、貯溜状態が安定するのを待つ。
（４）透水試験装置１０の第２の筒体空間Ｓ２内への給水
その間に、上記透水試験装置１０の第２の筒体空間Ｓ２内への測定水Ｗ２の給水を行なう。同給水は、略上端部まで行なう。この状態では、上記第２の注水口１１ｂには注水栓が挿入されている。
（５）試験孔２内への透水試験装置１０の設置
所定の時間が経過して、試験孔２内の水Ｗ１の減少度合が小さくなり、貯溜状態が安定すると、例えば図６に示すように、上記測定水Ｗ２を入れた透水試験装置１０が試験孔２内に挿入され、上述した砕石３，３・・・面上に設置される。同設置状態では、上述した水準器１２を用いて確実に水平な状態となるように調整される。

そして、以後の設置状態においては、図示のように、その第２の注水口１１ｂの上端が水没する程度の水量レベル（定水位）に維持される。しかし、この場合にも、当該試験孔２内の絶対水量が少ないほど試験孔２内の水の減少が速く、透水装置１０側の第２の筒体空間Ｓ２内の水位の低下も速くなる。

そこで、この実施の形態では、例えば図６および図７に示すように、設置された透水装置１０の下端側底部材１０ｂの上面側周囲に、上述した試験孔２内の砕石３，３・・・上方部の１／３程度の水貯留空間をシールするだけの体積（厚さと幅）を持った扇形のブロック構造をした水位低下促進マット４，４・・・を、例えば相互の間に注水用の隙間４ａ、４ａ・・・を保った状態で充填することにより、試験孔２内に貯留される水Ｗ１の絶対量を可及的に少なくするようにしている。

この場合、上記水位低下促進マット４、４・・・は、もちろん水に沈むゴム材などで一体に形成し、隙間４ａ，４ａ・・・を形成したものでもよい。また、掘り起こした粘土を、同様の形態にして使用することもできる。
（６）第２の注水口１１ｂの注水栓を抜く
その後、上記第２の注水口１１ｂの注水栓を抜いて、上記第２の筒体空間Ｓ２内の測定水Ｗ１を出し、同第２の注水口１１ｂを開けた状態で、上記試験孔２内の水Ｗ１の水位が確実に図示定水位（仮想線参照）状態で安定するようにする。
（７）本試験
そして、その後、上記第２の筒体空間Ｓ２から上記試験孔２内への測定水Ｗ２の流出が停止した時点で、測定試験を開始する。

測定試験では、一定の時間（単位時間）の経過と気密水槽である第２の筒体空間Ｓ２内の測定水位の変化量（減少量）ΔＷ２の読み取りを３回程度行う。そして、それらの平均値に基いて、当該地盤１の透水度合を判定する。

もちろん、この場合、上記３回の読取値の内の１つが異常であった場合には、再度試験を行い、３回の値がほぼ同様の値になるまで繰返し試験をする。
＜図８における測定の手順：透水性が極端に低くはない通常地盤１の測定の場合＞
（１）試験孔の作成
一例として、例えば図８に示すように、測定対象となる地盤１上に、地盤工学会の基準に基づく直径約０．３ｍ、深さ約０．３ｍ程度の有底円筒状の試験孔（定水位槽）２を掘り、掘った試験孔２の実際の半径、地表面からの深さを測定し記録する。
（２）砕石の充填
上記試験孔２内に、底面から約２／３程度の高さまで、水洗いした多数個の砕石（粒径１０ｍｍ程度）３，３・・・を敷き詰め、上述した透水試験装置１０の設置面を形成すると共に、試験孔２内に溜まる測定水の絶対量が少なくて済むようにする。

この場合、測定終了後の砕石３，３・・・の取り出し、また収納設置時の取扱いの容易さ、設置面の安定度などから、図示のように、砕石３，３・・・を小分け状態で網袋に収納したものを使用する。
（３）試験孔２内への所定量の水の注入
試験孔２は定水位槽として機能する。そこで、同試験孔２内にバケツなどを用いて所定量の水Ｗ１を注入する。そして、しばらく時間をおき、注入した水Ｗ１がある程度地盤１に浸透して、注入した水Ｗ１の減少度合が小さくなり、貯溜状態が安定するのを待つ。
（４）透水試験装置１０の第１の筒体空間Ｓ１内への給水
その間に、上記透水試験装置１０の第１の筒体空間Ｓ１内への測定水Ｗ２の給水を行なう。同給水は、略上端部まで行なう。この状態では、上記複数の注水口１１ａ，１１ｃ〜１１ｆには全て注水栓が挿入されている。
（５）試験孔２内への透水試験装置１０の設置
所定の時間が経過して、試験孔２内の水の減少度合が小さくなり、貯溜状態が安定すると、例えば図８に示すように、上記測定水Ｗ２を入れた透水試験装置１０が試験孔２内に挿入され、上述した砕石３，３・・・面上に設置される。同設置状態では、上述した水準器１２を用いて確実に水平な状態となるように調整される。

そして、以後の設置状態においては、図示のように、それら各注水口１１ａ，１１ｃ〜１１ｆの上端が水没する程度の水量レベル（定水位）に維持される。

なお、この場合、上述の不透水性地盤の測定に際しては、試験孔２内の水Ｗ１の減少度合が極端に低いことから、水位低下を促進するために水位低下促進マット４、４・・・を敷設するようにしたが、通常地盤の場合には十分な透水性があり、試験孔２内の水の減少度合も高いので、水位低下促進マット４，４・・・は必要としない。

もっとも、通常地盤の中でも、特に透水性が低い地盤の場合には、必要に応じて使用することもできる。
（６）注水栓を抜く数を調整
その後、当該測定対象地盤１自体の透水性の大きさ（差）に対応して、上記試験孔２内に貯留される水Ｗ１の水位が一定（定水位）となるように、上記第１の筒体空間Ｓ１の下端側に設けられている第１，第３〜第６の注水口１１ａ，１１ｃ〜１１ｆの内の注水栓を抜くべき数（対象）を調整する。

すなわち、砂地等で透水性が大きい場合には、試験孔２内の水の減少も速いので、それに対応して第１，第３〜第６の全ての注水口１１ａ，１１ｃ〜１１ｆの注水栓を抜いて注水量を多くする一方、逆に相対的に透水性が小さい場合には、第１の注水口１１ａまたは第３の注水口１１ｃの注水栓、あるいは第３の注水口１１ｃのみの注水栓を抜くなどして、細かく注水量を調整する。
（７）本試験
そして、その後、上記第１の筒体空間Ｓ１から上記試験孔２内への測定水Ｗ２の流出が停止した時点で、測定試験を開始する。

測定試験では、一定の時間（単位時間）の経過と気密水槽である第１の筒体空間Ｓ１内の測定水位の変化量（減少量）ΔＷ２の読み取りを３回程度行う。そして、それらの平均値に基づいて、当該地盤１の透水度合を判定する。

もちろん、この場合、上記３回の読取値の内の１つが異常であった場合には、再度試験を行い、３回の値がほぼ同様の値になるまで繰返し試験をする。
＜本実施の形態の構成上の特徴と作用および効果＞
以上のような構成によると、測定用の水が溜められるとともに、装置本体となる筒体構造の気密水槽部分に、容積が大きく異なる第１、第２の複数の筒体空間Ｓ１、Ｓ２が設けられることになり、これら各筒体空間Ｓ１、Ｓ２が各々気密水槽として機能する。そして、それらの下端側には、それぞれマリオットサイフォン式の定水位保持管および注水管として機能する空気流入用および空気の流入に対応して水を排出する注水口１１ａ，１１ｃ〜１１ｆ、１１ｂが設けられている。

したがって、対象となる地盤の透水性の差に応じて、たとえば透水性が高い地盤の測定を行なう場合には容積、内径、断面積の大きな筒体空間Ｓ１、透水性が極めて低い地盤の測定を行う場合には容積、内径、断面積の小さな筒体空間Ｓ２というように、容積、内径、断面積の異なる複数の筒体空間Ｓ１、Ｓ２の最適な容積、内径、断面積のものを任意に選択して測定することにより、それぞれ適切な測定時間で透水性を測定することができるようになる。

また、以上の構成では、上記複数の筒体空間Ｓ１、Ｓ２は、それぞれ上下方向の高さｈ１を共通にし、筒体部の内径または断面積（もしくはそれらの両方）を異にすることにより、それぞれ容積を異にするようにしている。

このような構成によると、透水性が一定の場合でも、筒体空間Ｓ１、Ｓ２の内径または断面積が小さければ小さいほど、水位低下の変化量を大きくすることができる。したがって、極めて透水性が低い粘土層などの地盤の場合に、内径または断面積が特に小さい筒体空間Ｓ２を選んで測定用の水Ｗ２を入れ、測定するようにすると、その分だけ水位目盛１３に対応した水位の変化量を大きく、かつ速くすることができるようになり、測定時間自体も大幅に短縮することができる。

また、このような構成にした場合、各筒体空間Ｓ１、Ｓ２が上下方向の高さを共通にして構成されていることから、水位目盛１３を各筒体空間Ｓ１、Ｓ２間で相互に共通に使用することができ、複数の水位目盛を設ける必要もなくなる。

しかも、この実施の形態の場合、上記第２の筒体１４内の第２の筒体空間Ｓ２に対応して設けられている第２の注水口１１ｂは、上述のように、その口径が３〜５mmの相当に小さな口径のものに形成され、可及的に表面張力が小さくなるように構成されている。

したがって、空気の流入によって筒体空間Ｓ２内に発生する気泡の大きさが小さくなり、その数も多くなって、発生する時間間隔も非常に短かい、連続したものとなる。その結果、水位の低下も促進される。

この場合において、さらに図５に示されるように、該第２の注水口１１ｂが、第１の筒体１０ａの外周面側開口部から内側第２の筒体１４の第２の筒体空間Ｓ２側に向けて、所定の上り傾斜角θを有して形成されており、この上り傾斜角θが、水のもつ表面張力の大きさを考慮し、水の接触角２０度前後の値に設定されていると、より表面張力の影響を受けることなく、上述した位置のエネルギー、運動のエネルギーの作用によって、よりスムーズな空気の流入、水の流出状態が実現され、粒径の揃った細かい気泡が短い一定の時間間隔で極めて効率よく発生するようになる。

このため、上記のように水位低下促進マット４，４・・・の設置により、試験孔２内の水位低下が促進されることと相俟って、それに効率よく追随して応答性良く、測定水Ｗ２が注水されるようになる。その結果、第２の筒体空間Ｓ２内の水位も応答性良く低下し、測定時間が大幅に短縮される。

これらの結果、同透水試験装置によると、粘土層のような極めて透水性の低い不透水性地盤の場合にも、有効に気密水槽部における水位量の変化を大きく、かつ速くすることができ、従来に比べて遥かに短い測定時間で正確に透水性を測定することができるようになる。

この結果、この実施の形態における透水試験装置では、一つの試験装置で、対象地盤の透水性が高い場合から極めて低い不透水性地盤の場合まで、幅広く、高精度に対応して測定できるようになる。
＜その他の実施の形態＞
本願発明の場合、上記装置本体となる筒体構造の気密水槽における容積、内径、断面
積の異なる複数の筒体空間Ｓ１、Ｓ２は、上記の実施の形態のように、従来と同様の１本の筒体である大径の第１の筒体１０ａの内部を、高さｈ１が同じで、遥かに内径の小さい断面半円形状の第２の筒体１４で仕切ることにより形成しても良いが、これは、例えば高さｈ１が同じで、内径が異なる複数本の筒体を接合一体化することにより１台の装置として構成したものでも良い。

また、上記実施の形態の構成では、上記断面半円形状の弟２の筒体１４を１本だけ設けているが、これらを２〜３本の複数本とし、それぞれ内径または断面積を異にする複数の筒体空間Ｓ２〜Ｓ４を形成することもできる。

１は地盤、２は試験孔、３は砕石、４は水位低下促進マット、１０は透水試験装置、１０ａは第１の筒体、１０ｂは底部材、１０ｃは蓋部材、１１ａ〜１１ｆは第１〜第６の注水口、１２は水準器、１３は水量目盛である。

Claims (2)

1. 測定用の水が溜められる筒体構造の気密水槽と、この機密水槽の下端側に設けられたシール可能な開口とからなり、同構成の上記気密水槽を所定量の水を貯留した地盤側試験孔内に設置するとともに、上記下端側の開口をマリオットサイフォン式の定水位保持管および注水管として機能させ、上記気密水槽内の水位量の減少から対象となる地盤の透水性を測定するようにしてなる透水試験装置であって、上記気密水槽を容積の異なる複数の筒体空間よりなるものとし、それら各筒体空間の下端側に上記定水位保持管および注水管として機能する開口を設け、対象となる地盤の透水性に応じて、同容積の異なる複数の筒体空間のいずれかを選択して測定することにより、測定しようとする地盤の透水性に対応した適切な測定時間で透水性を測定することができるようにしたことを特徴とする透水試験装置。
2. 容積の異なる複数の筒体空間は、上下方向の高さを共通にし、筒体部の内径または断面積を異ならせることにより、容積を異にするようにしたことを特徴とする請求項１記載の透水試験装置。

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